(57)【要約】【課題】バンプ電極へ導電性ペーストを転写する工程を必要とせず、しかも高い信頼性を有する半導体装置の実装方法を提供する。【解決手段】配線パターン４が形成された基材２上に絶縁層３を形成し、絶縁層３の厚み方向に配線パターン４に達する有底ビアホールを形成し、その有底ビアホールに導電性材料６として導電性粒子若しくは導電性粒子と熱可塑性樹脂とを含む導電性ペーストを充填する。そして、導電性材料６が充填されたビア電極と半導体装置８の電極（バンプ電極１０）とを接続させる【選択図】図４
2005129726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが形成された基材上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
上記絶縁層の厚み方向に配線パターンに達する有底ビアホールを形成するビアホール形成工程と、
上記有底ビアホールに導電性材料を充填し、ビア電極を形成するビア電極形成工程と、
上記ビア電極と半導体装置の電極とを接続する半導体装置接続工程と
を有することを特徴とする半導体装置の実装方法。
【請求項２】
上記半導体装置接続工程において、上記半導体装置の電極パッド上に形成された突出形状のバンプ電極を上記ビア電極に挿入させることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の実装方法。
【請求項３】
上記半導体装置接続工程後、上記絶縁層と上記半導体装置との間に樹脂を注入し、上記半導体装置を固着する固着工程を有することを特徴とする請求項２記載の半導体装置の実装方法。
【請求項４】
上記半導体装置接続工程では、上記絶縁層と上記半導体装置との間に樹脂を挟み圧着硬化させることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の実装方法。
【請求項５】
上記絶縁層は、熱可塑性樹脂であって、
上記半導体装置接続工程では、上記半導体装置の電極パッド上に形成された突出形状のバンプ電極を上記ビア電極に挿入させ、上記絶縁層と上記半導体装置とを熱圧着させることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の実装方法。
【請求項６】
上記絶縁層は、熱可塑性樹脂であって、
上記半導体装置接続工程では、上記半導体装置の電極パッド上にめっきを施した平坦な電極と上記ビア電極とを接続させることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の実装方法。
【請求項７】
配線パターンが形成された熱可塑性樹脂からなる基材の厚み方向に配線パターンに達する有底ビアホールを形成する有底ビアホール形成工程と、
上記有底ビアホールに導電性材料を充填し、ビア電極を形成するビア電極形成工程と、
上記ビア電極と半導体装置の電極とを接続する半導体装置接続工程と、
上記半導体装置接続工程にて上記半導体装置が接続された基材、配線パターン及び／又はビア電極が形成された熱可塑性樹脂からなる基材及び、熱可塑性樹脂からなる基材のうち、上記半導体装置が接続された基材を含む基材を複数枚積層する積層工程とを有し、
上記積層された基材を熱圧着し、層間接続させることを特徴とする半導体装置の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線パターンが形成された基板上に半導体装置を実装する半導体装置の実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置を、基材上に配線パターンが形成された基板にフェースダウン方式によって接続させる方法が各種提案されている。例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や封止樹脂などの樹脂を半導体装置と基板との間に挟み、圧接することにより接続、固着させる圧接工法がある。この圧接工法は、図１１に示すように、半導体装置１０１の電極パッド１０２上に形成されたバンプ電極（突起電極）１０３を樹脂１０６が貼られた基板上の配線パターン１０５に、強く押し付けることにより接続させるものである。
【０００３】
しかし、ガラスクロスなどのコアを有しないビルドアップ層やフレキシブル基板のような柔らかい基板は、図１１（ｄ）に示すように、圧力により基板が歪んでしまい、配線パターン１０５が半導体装置１０１の側面に接触してショートしてしまうことがある（エッジショート）。
【０００４】
また、上述のような圧接工法に対して、図１２（ａ）に示すように、半導体装置１０１と配線パターン１０５とを導電性ペースト１０７を介在させることにより、低圧で接続させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この接続方法は、バンプ電極１０３に導電性ペースト１０７を転写し、導電性ペースト１０７と配線パターン１０５とを接続させ、硬化させることにより、導通させて回路形成するものである。
【０００５】
しかし、導電性ペースト１０７の転写量を精密にコントロールすることは、一般的に容易なことではなく、図１２（ｂ）に示すように、転写量が過剰な導電性ペースト１０７Ａは、隣接するバンプ電極１０３間でショートする可能性があり、逆に、転写量が少ない導電性ペースト１０７Ｂは、接続不良が生じてしまう。
【０００６】
【特許文献１】特公平６−３８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、バンプ電極へ導電性ペーストを転写する工程を必要とせず、しかも高い信頼性を有する半導体装置の実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、上述した目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の実装方法は、配線パターンが形成された基材上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、絶縁層の厚み方向に配線パターンに達する有底ビアホールを形成する有底ビアホール形成工程と、有底ビアホールに導電性材料を充填し、ビア電極を形成するビア電極形成工程と、ビア電極と半導体装置の電極とを接続する半導体装置接続工程とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、絶縁層の厚み方向に配線パターンに達する有底ビアホールを形成し、そのビアホールに導電性材料を充填したビア電極を形成することにより、電極あたりのペースト量を簡単確実にコントロールすることができるので、信頼性が高い半導体装置の実装が可能となる。
【００１０】
半導体装置の電極は、電極パッド上に形成された突出形状のバンプ電極であって、ビア電極にバンプ電極を挿入することにより、確実に導通を確保することができる。
【００１１】
絶縁層に熱可塑性樹脂を用い、絶縁層と半導体装置とを熱圧着させることにより、接着させるための樹脂などを必要としなくても実装することができる。したがって、樹脂分の高さが減るためパッケージ性が向上する。
【００１２】
また、絶縁層に熱可塑性樹脂を用い、絶縁層と半導体装置とを熱圧着させることにより、接着させるための樹脂などの介在物が不要となり、半導体装置のバンプ電極を形成しなくても、半導体装置の接続が可能となる。
【００１３】
さらに、熱可塑性樹脂を用いることにより、半導体装置が内蔵された多層配線基板の高密度実装を一括積層により実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の具体例として示す半導体装置の実装方法は、配線パターンが形成された基材上に絶縁層を形成し、絶縁層の厚み方向に配線パターンに達する有底ビアホールを形成し、そのビアホールに導電性材料として導電性粒子若しくは導電性粒子と熱可塑性樹脂とを含む導電性ペーストを充填する。そして、導電性材料が充填されたビア電極と半導体装置の電極とを接続させることにより半導体装置を実装するものである。
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態における半導体装置の実装基板の製造方法をその工程順に示す断面図である。図１（ａ）の金属箔１（本例では銅箔）と基材２とを接着等により貼着し、金属箔１をエッチングすることにより、配線パターン４を形成する（図１（ｂ））。金属箔１は、銅以外に例えばアルミニウム、ニッケルなどの導電性を有するものであればよい。
【００１７】
そして、配線パターン４が形成された基材２上に絶縁層３を形成する（図１（ｃ））。絶縁層３に熱硬化性樹脂を使用する場合、熱硬化性樹脂を印刷などにより均一の厚みに塗布し硬化させる。また、樹脂のＢステージフィルムを形成し、貼りつけて硬化させてもよい。
【００１８】
絶縁層３に熱可塑性樹脂を使用する場合、基材２がガラエポ樹脂などの熱硬化性樹脂であれば、接着剤を用いて貼着し、基材２が熱可塑性樹脂であれば熱融着させる。
【００１９】
次に、図１（ｄ）に示すように、図１（ｃ）の炭酸ガスレーザにより絶縁層３の厚み方向に配線パターン４に達する有底ビアホール５を形成する。形成された有底ビアホール５は、炭酸ガスレーザの出力と照射時間を調整して、配線パターン４に穴を開けないようにしている。また、必要であれば有底ビアホール５の形成後にビア底面をデスミア処理してもよい。
【００２０】
レーザによる有底ビアホール５の形成には、炭酸ガスレーザ以外に固体レーザ（ＹＡＧレーザ、サファイアレーザなど）、気体レーザ（炭酸ガスレーザ、アルゴンイオンレーザ、ヘリウム−ネオンレーザなど）、半導体レーザ、色素レーザ、エキシマレーザ、自由電子レーザなどを用いてもよい。
【００２１】
そして、図１（ｅ）に示すように、絶縁層３に形成された有底ビアホール５に導電性材料６を充填する。導電性材料６を充填した後、加熱等により溶剤成分を蒸発乾燥させる。導電性材料６は、スクリーン印刷機により絶縁層３の有底ビアホール５内に印刷充填する。有底ビアホール５内への導電性材料６の充填は、確実にできるのであれば、ディスペンサ等を用いる方法も可能である。
【００２２】
ここで、導電性材料６は、導電性粒子のみであることが好ましいが、取り扱いを良くするために、有機溶剤やバインダ樹脂をごく少量加えてペースト化してもよい。有機溶剤は、ペースト化のために添加するものであり、バインダ樹脂は、金属配線に導電性粒子を密着凝集させたり、導電性粒子同士を凝集させ導電性を向上させるためのものである。しかし、バインダ樹脂自体は不導体であるので、バインダ樹脂は、加えないか、加えてもごく少量であることが望ましい。導電性材料６内に必要以上のバインダ樹脂が含まれていると、接触部に不要な樹脂が入り込んでしまい、接続安定性を確保することができないからである。
【００２３】
導電性粒子は、金、銀、銅、ニッケル、はんだなどや、これらの合金若しくは混合物であることが好ましい。また、バインダ樹脂は、絶縁層３と弾性率や熱膨張率が同じであることが好ましい。
【００２４】
以上のような半導体装置の実装基板の製造工程によれば、形成された有底ビアホール５に導電性材料６を埋め込むことにより、その埋め込み量は穴の体積で規定され、従来のバンプ電極（突起電極）への導電性ペーストの転写に比べて、適正な量を充填することができる。したがって、バンプ電極と配線パターン４とを的確に接続することができので、接続不良の可能性が大幅に低下する。
【００２５】
図２は、半導体装置の実装基板を絶縁層３側から見たときの平面図である。ビア電極７は、絶縁層３の厚さ方向に有底ビアホール５を形成し、導電性材料６を充填したものである。そして、このビア電極７と半導体装置の電極とを接続させることにより、半導体装置が実装される。
【００２６】
次に、半導体装置を実装基板に実装する方法について、図３〜８を用いて説明する。本実施形態の実装方法は、導電性材料６を介して半導体装置８をフェースダウン方式によって実装基板に接続させるものである。図３は、半導体装置８の底面を模式的に示した平面図であり、図４〜８は、半導体装置８を実装する状態を模式的に示す断面図である。
【００２７】
図４に示す実装例は、図４（ａ）に示す状態から半導体装置８をフェースダウンさせ、図４（ｂ）に示すようにバンプ電極１０を導電性材料６が充填されたビア電極７に挿入し導電性材料６を硬化させたものである（実装例１）。ここで、バンプ電極１０は、図３（ａ）に示すように半導体装置８の電極パッド９上に形成された突出形状の電極である。このように、導電性材料６が適正に充填されたビア電極７を用いることにより、導電性ペーストをバンプ電極１０に転写し接続する方法に比べ接続不良が大幅に低減する。しかも、バンプ電極１０を挿入する際に、導電性材料６が横方向（基板の表面に沿う方向）に広がらないので、隣接するバンプ電極１０間でのショートのおそれが大幅に低下し、高い信頼性を得ることができる。
【００２８】
図５に示す実装例は、図５（ａ）に示す半導体装置８の実装状態では、安定性が足りない場合に、半導体装置８と絶縁層３との間に樹脂１１を注入し、硬化処理を行うものである（実装例２）。図５（ａ）の状態においても導通は確保されているが、さらに基板にしっかり固定するために半導体装置８の下部に液状の樹脂１１を適量流し込み硬化させる（図５（ｂ））。これにより、熱衝撃等に対する信頼性が向上する。
【００２９】
なお、図６に示すように、半導体装置８のバンプ電極１０をビア電極７に挿入して接続する前に実装基板上に樹脂１１を塗布し（図６（ａ））、半導体装置８を貼着する（図６（ｂ））ようにしてもよい（実装例３）。
【００３０】
ここで、樹脂１１には、例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や封止樹脂などが用いられる。このように、樹脂１１を半導体装置８と実装基板との間に挟み、バンプ電極１０をビア電極７に挿入することにより、安定性を向上させることができる。
【００３１】
以上の実装例１〜３における実装基板の絶縁層３の材料は、生産条件などを考慮して選択可能である。しかし、絶縁層３に熱可塑性樹脂を用いることにより、接着のための樹脂１１を必要としなくても、安定した半導体装置８の実装基板を得ることができる。
【００３２】
次に、絶縁層３に熱可塑性フィルム（本例では液晶ポリマー（LCP））を用いた実装例について説明する。熱可塑性樹脂フィルムとしては、液晶ポリマー以外に、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリエーテルサルホン（PES）などの１つ又は複数からなる樹脂が用いられる。
【００３３】
図７に示す実装例は、図７（ａ）に示す状態から半導体装置８をフェースダウンさせ、図７（ｂ）に示すようにバンプ電極１０を導電性材料６が充填されたビア電極７に挿入し導電性材料６を硬化させるとともに、半導体装置８と熱可塑性フィルム１２とを熱圧着させたものである（実装例１）。このように、熱可塑性フィルム１２を用いることにより、接着させるための樹脂１１などを必要としなくても実装することができ、且つ、樹脂１１分の高さが減るためパッケージ性も向上させることができる。
【００３４】
また、半導体装置８と熱可塑性フィルム１２とを熱圧着させることにより、図８に示すようにバンプ電極１０を形成しなくても、半導体装置８を実装させることが可能となる（実装例５）。実装例５によれば、電極パッド９にバンプ電極１０を形成する工程を削減することができる。ここで、図８に示す半導体装置８の電極パッド９はめっき処理されていることが好ましい。一般に半導体装置８の電極パッド９は、アルミニウムで形成されており、酸化皮膜が生じやすいので、酸化されにくい金属、例えば、金、白金、パラジウムなどで置換めっきするとよい。また、めっき処理に熱可塑性樹脂の融着温度より低い温度で酸素が解離する金属、例えば、酸素解離温度が約１６０℃である銀を用いてもよい。
【００３５】
なお、上記一実施形態では配線パターン４が形成された基材２上に絶縁層３を形成し、絶縁層３の厚み方向に配線パターン４に達する有底ビアホール５を形成してビア電極７を設けたが、配線パターン４が形成された基材２の厚み方向に配線パターン４に達する有底ビアホール５を形成してビア電極７を設けるようにしてもよい。
【００３６】
この場合、図９に示すように（ａ）の金属箔１と基材２とを接着等により貼着し（図９（ｂ））、金属箔１をエッチングすることにより、配線パターン４を形成する（図９（ｃ））。  そして、図９（ｄ）に示すように、図９（ｃ）の基材２上に形成された配線パターン４の反対側から炭酸ガスレーザにより基板の厚み方向に配線パターン４に達する有底ビアホール５を形成し、基材２に形成された有底ビアホール５に導電性材料６を充填する（図９（ｅ））。
【００３７】
このような半導体装置の実装基板の基材２に熱可塑性フィルム１２を用いることにより、図１０に示すように、半導体装置８が実装された基板を積層して高密度な３次元実装を実現することができる（実装例６）。図１０は、熱可塑性フィルムを基材２とした半導体装置実装基板１３と、層間接続基板１４と、配線基板１５とからなる４層の積層基板の例を示す。ここで、層間接続基板１４及び配線基板１５の製造工程は、半導体装置の実装基板の製造工程と同様である。すなわち、層間接続基板１４は、熱可塑性フィルム１２の所定の位置にレーザによりビアホールを形成し、導電性材料６を充填したものである。また、配線基板１５は、レーザにより配線パターン４の反対側から基板の厚み方向に配線パターン４に達する有底ビアホール５を形成し、導電性材料６を充填したものである。なお、配線基板１５において、半導体装置８ｂが内蔵される部分の熱可塑性フィルム１２が除去されている。
【００３８】
図１０（ａ）に示す各基板を熱圧着させることにより、図１０（ｂ）に示すような多層配線基板を得ることができる。このように、熱可塑性フィルム１２を用いることにより、半導体装置８が内蔵され、高密度実装された多層配線基板を一括積層により実現することができる。
【００３９】
以上、本実施形態における半導体装置の実装方法によれば、実装基板に配線パターン４に達する有底ビアホール５を形成することにより、ビア電極７あたりのペースト量を簡単確実にコントロールすることができるので、信頼性が高い半導体装置の実装が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態における半導体装置の実装基板の製造方法をその工程順に示す断面図である（その１）。
【図２】本実施形態における実装基板の一部を模式的に示す平面図である。
【図３】本実施形態における半導体装置の底面図である。
【図４】本実施形態における半導体装置の実装方法（実装例１）を説明するための断面図である。
【図５】本実施形態における半導体装置の実装方法（実装例２）を説明するための断面図である。
【図６】本実施形態における半導体装置の実装方法（実装例３）を説明するための断面図である。
【図７】本実施形態における半導体装置の実装方法（実装例４）を説明するための断面図である。
【図８】本実施形態における半導体装置の実装方法（実装例５）を説明するための断面図である。
【図９】本実施形態における半導体装置の実装基板の製造方法をその工程順に示す断面図である（その２）。
【図１０】本実施形態における半導体装置の実装方法（実装例６）を説明するための断面図である。
【図１１】従来の半導体装置の実装方法を説明するための模式図である。
【図１２】従来の半導体装置の実装方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    金属箔、  ２    基材、  ３    絶縁層  ４    配線パターン、  ５    有底ビアホール、  ６    導電性材料、  ７    ビア電極、  ８    半導体装置、  ９    電極パッド、  １０    バンプ電極、  １１    樹脂、  １２    熱可塑性フィルム  １３    半導体装置実装基板、  １４    層間接続基板、  １５    配線基板、  １０１    半導体装置、  １０２    電極パッド、  １０３    バンプ電極、  １０４    基材、  １０５    配線パターン、  １０６    樹脂、  １０７    導電性ペースト
【図１】
2005129726.tif 000003
【図２】
2005129726.tif 000004
【図３】
2005129726.tif 000005
【図４】
2005129726.tif 000006
【図５】
2005129726.tif 000007
【図６】
2005129726.tif 000008
【図７】
2005129726.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005129726.tif 000011
【図１０】
2005129726.tif 000012
【図１１】
2005129726.tif 000013
【図１２】
2005129726.tif 000014